Sviluppo di un trasduttore in fibra ottica per l'identificazione dei carichi nelle strutture aeronautiche

The Monito-Ring is a sensor developed starting from an idea of C.I.R.A., the Italian Center for Aerospace Research. It is based on the fiber optic technology which permit to realize this tool for the identification of different tipes of loads. The transducer is realized in composite material made of fiber glass and epoxy resin. One of the main advantages of the composites materials is that to embed between the different layers some components, like fiber optics as in our case; moreover the deformability of the used composite material permit to apply the Monito-Ring on different type of structures, also deformable. Fiber optics are located between the layers of the composite materials in different configurations, in single and double path. Having the fiber optics posed on different paths and heights permit to distinguish the type of loads applied to the structure. This thesis work continues the study already started on this particular sensor, focusing on the analysis of a structure subjected to pure shear stress and the ability of the Monito-Ring to detect this kind of load. First of all was realized a numerical study with finite element approach, aiming to simulate the working condition of the sensor, extrapolating the deformations within the circular path followed by the fiber optic. Later a real test was developed and a comparison between different experimental data is performed.

Il Monito-Ring è un sensore sviluppato a partire da un’idea del C.I.R.A., il Centro Italiano di Ricerca Aerospaziale. Esso sfrutta la tecnologia delle fibre ottiche che permettono di realizzare questo strumento per l’identificazione di diversi tipi di carico. Il trasduttore è realizzato con un materiale composito fibra di vetro e resina epossidica. Una delle peculiarità dei materiali compositi è quella di poter inserire fra i vari strati determinati componenti, nel nostro caso le fibre ottiche; inoltre la deformabilità del materiale composito utilizzato permette di applicare il Monito-Ring su molteplici tipologie di strutture, anche deformabili. Le fibre ottiche sono collocate fra i vari strati del materiale composito in diverse configurazioni, una a singolo ed una a doppio giro. Avere le fibre ottiche posizionate su diverse circonferenze e diverse altezze permette di discernere diversi tipi di carico applicati alla struttura. Il lavoro di tesi presentato di seguito prosegue lo studio già iniziato su questo particolare sensore, concentrandosi sull’analisi di una struttura soggetta a taglio puro e di come il Monito-Ring sia in grado di rilevare questa tipologia di condizione di carico. Inizialmente è stato realizzato uno studio numerico con l’approccio agli elementi finiti, per valutare le condizioni di funzionamento del sensore, estrapolando le deformazioni in corrispondenza del percorso circolare seguito dalla fibra ottica. Successivamente è stato effettuato un test reale e si è realizzata una comparazione tra dati sperimentali ottenuti con diversi strumenti di rilevazione.